• 대한원격탐사학회지
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• 제33권3호
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• pp.313-324
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• 2017

미래 인류의 달 기지 설치 후보인 달 용암 동굴은 지형 카메라의 관측 자료를 통해 탐사가 수행되었지만 이는 달 용암 동굴의 존재에 대한 확실한 증거를 제시하지 못한다. 본 연구에서는 지표 투과가 가능한 High Frequency (HF) 레이더의 달 관측 자료를 이용하여 달 용암 동굴 탐사를 시도하였다. 이를 위해 일본 달 탐사선 Kaguya의 Lunar Radar Sounder (LRS)의 관측 자료에서 LRS에서 가장 강한 반사파 펄스가 나발생되는 지점까지의 거리인 LRS 표면 레인지가 추출되었다. 달 용암 동굴은 얕은 지하에 분포하고 LRS의 거리 분해능은 얕은 지하에 있는 목표물의 반사파와 표면 반사파는 분리 할 수 없다. 이로 인하여 달 얕은 지하에 구조물이 있는 경우 일반적인 달 표면의 위치가 실제 달 표면과 다르게 나타난다. 이에 따라 LRS 펄스의 낮은 거리 분해능을 이용하여 LRS 표면 레인지로부터 얕은 지하에 존재하는 달 용암 동굴 검출이 가능하다. LRS 표면 레인지에서 Kaguya의 궤도 고도를 제하면 달 표면 고도가 나타나고 이를 달 지형 고도를 나타내는 Kaguya Digital Terrain Model (DTM) 데이터로부터 도출된 DTM 평균 지형 고도와 비교 분석하여 달 용암 동굴을 검출한다. 이러한 분석 방법을 Rima Galilaei의 북쪽에 위치한 달 용암 동굴 후보지에 적용하여 LRS 지형 고도 값과 DTM 평균 지형 고도 값의 차이를 발견하였고 검출된 차이가 천부 지하에 존재하는 달 용암 동굴의 반사파로 인하여 생긴 것으로 추정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권4호
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• pp.437-444
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• 2020

달 로버의 광학 카메라는 로버의 주행정보와 탐사 지역의 3차원 지형정보를 제공한다. 하지만 대기가 없는 달은 단조로운 지형과 어두운 색조의 토양으로 구성되며, 달의 혹독한 환경에서 로버는 낮은 데이터 저장 용량과 연산 성능을 가진다. 따라서 로버의 안전한 주행과 성공적인 달 탐사를 위해서는 달의 지형 및 환경 특성에 강인한 특징점 검출 및 정합 기법 사용이 검토되어야 한다. 본 연구에서는 달 탐사 로버가 취득한 지형 영상을 대상으로 SIFT, SURF, BRISK, ORB, AKAZE들의 성능을 비교 분석하였다. 실험 결과 SIFT와 AKAZE가 달 지형 특성에 강인한 성능을 보여 주었다. AKAZE는 SIFT에 비해 적은 개수의 영상 정합점들을 검출하였으나, 높은 정확도를 가지며 가장 빠르게 영상 정합점들을 검출하였다. 따라서 정확하고 신속한 연산이 필요한 로버 주행 정보 생성에 적합하다. SIFT는 가장 무거운 연산 속도를 보이나, 가장 많은 영상 정합점들을 안정적으로 검출하였다. 달 탐사 로버는 주기적으로 지형 영상을 지구로 전송한다. 따라서 많은 양의 지형 영상을 처리할 수 있는 지구에서 3차원 지형도 구축을 위해 사용하는 것이 적합하다. 본 연구 결과는 향후 달 탐사 로버에서 특징점 검출 기법들의 활용을 위한 가이드라인을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권6호
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• pp.479-486
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• 2018

위성항법시스템이 없는 달 표면에서 탐사 로버의 신뢰성 있는 항법성능을 확보하기 위해 관성측정장치나 카메라와 같은 추가적인 센서를 활용한 항법 알고리즘이 필수적이다. 일례로 미국의 화성 탐사 로버에 스테레오 카메라를 이용한 비주얼 오도메트리(VO)가 성공적으로 사용된 바 있다. 본 논문에서는 달 유사환경의 스테레오 흑백 이미지를 입력받아 달 탐사 로버의 6 자유도 움직임을 추정하였다. 제안하는 알고리즘은 희소 이미지 정렬 기반의 준직접방식 VO를 통해 연속된 이미지간의 상대 움직임을 추정한다. 또한 비선형성에 취약한 직접방식 VO를 보완하고자 최적화 시 로버의 움직임에 따른 가중치를 비용 함수에 고려하였고, 그 가중치는 이전 단계에서 계산된 포즈의 선형 함수로 제안한다. 본 논문에서 제안하는 로버의 움직임에 따른 가중치를 통해 실제 달 환경의 특성을 반영하는 토론토 대학의 달 유사환경 데이터셋에서 VO 성능이 향상됨을 확인하였다.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제17권2호
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• pp.309-316
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• 2013

달 탐사 통신 시스템에 영향을 미치는 요소 중 하나인 태양활동은 오는 2013년 가을에 11년 주기로 나타나는 태양 활동 극대기를 맞이하며, 이에 따라 태양 폭발 빈도와 강도가 증가할 것으로 예상되고 있다. 태양 폭발은 지구 자기권에 영향을 미쳐 과학, 방송, 통신, 군사 위성 또는 탐사선 등의 오작동, 통신 두절, 장비 고장 등을 발생시키는 원인이 될 수 있으며, 이러한 문제점은 막대한 물리적, 경제적 손실을 가져올 수 있다. 따라서 태양 폭발이 달 탐사선에 미치는 영향에 대한 분석을 수행하여 예상되는 손실을 최소화해야 할 것이다. 본 논문에서는 탐사선의 생존성을 높이고 안정적인 통신 채널 운용을 위하여 태양 폭발에 따른 지상국 - 달 탐사선 간의 통신 모델과 그 성능을 분석한다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2009년도 한국우주과학회보 제18권2호
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• pp.40.1-40.1
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• 2009

미래 한국의 달궤도선 임무에 대비하여 달 근접 궤도 전파기인(orbit propagator) YSPLOP ver. 1(Yonsei Lunar Precise Orbit Propagator version 1)을 개발 하였다. 개발된 궤도 전파기의 성능은 상용 소프트웨어인 STK Astrogator를 이용하여 검증되었다. 개발된 궤도 전파기를 이용, 달 궤도선의 운용에 있어서 다양한 섭동력들이 궤도선의 수명(orbital decay)에 미치는 영향을 분석하였다. YSPLOP ver. 1은 정밀한 달 중심 탐사선의 위치산출을 위하여 M-EME2000 (Moon-Centered, Earth Mean Equator and Equinox of J2000) 좌표계, M-MME2000 (Moon-Centered, Moon Mean Equator and IAU vector of epoch J2000) 좌표계 그리고 M-MEPMD (Moon-Centered, Moon Mean Equator and Prime Meridian) 좌표계를 이용하여 탐사선의 상태(state) 정보를 산출한다. 또한 태양, 지구, 달, 화성, 목성의 중력에 의한 섭동력 및 태양풍에 의한 영향을 포함할 수 있도록 설계되었으며, 달 근접 궤도선의 궤도 운동에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 섭동력인 달의 비대칭 중력장에 의한 영향 또한 고려하도록 하였다. 달의 비대칭 중력장 모델 (Lunipotential model)은 LP165p 모델이 사용되었으며 행성의 정밀한 위치 산출을 위하여 JPL의 DE405 천체력이 사용되었다. 개발된 궤도 전파기를 이용, 달고도 100 km, 궤도 경사각 $90^{\circ}$인 달 중심의 극궤도를 약 30일 동안 전파한 결과, YSPLOP ver. 1의 성능은 STK Astrogator와 비교하여 보았을 때 약 수 m의 오차를 보이는 것으로 확인되었다. 달의 극궤도 탐사선의 궤도 수명을 분석한 결과, 최소한 달의 비대칭 중력장이 70 by 70 이상으로 고려되어야 함을 확인하였으며 이때 달 궤도선의 수명은 약 160일으로 나타났다. 아울러 달 근접 환경에서의 지구 중력에 의한 섭동력은 달 궤도선의 운동에 있어서 무시 할 수 없는 정도의 많은 영향을 끼치고 있음을 확인하였다. 이 연구를 통하여 개발된 궤도 전파기는 미래 한국의 달 궤도선 및 착륙선의 임무 설계시 사용 될 수 있다. 또한 이 연구에서 제시된 달 근접 환경에서의 다양한 섭동력들이 달 궤도선의 운동에 미치는 영향에 대한 해석 결과는 추후 달 근접 임무 설계시 고려되어야 하는 섭동력들의 기본 사양을 제공할 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권10호
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• pp.998-1011
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• 2010

본 연구에서는 미래 한국의 달탐사에 대비, 제한추력을 이용한 최적의 지구-달 천이궤적 설계를 수행하였다. 보다 실제적인 임무 시나리오 설계를 위해 달 천이 (Trans Lunar Injection, TLI) 기동에 사용되는 발사체 상단 킥모터의 추력 성능을 제한하였다. 이를 바탕으로 지구 출발부터 달 근접에 이르는 지구-달 천이비행궤적이 설계되었으며, 제한추력을 이용하여 설계된 비행 궤적의 최적화 결과와 순간추력을 이용하여 최적화된 결과가 비교 분석되었다. 만약 순간추력을 이용해 도출된 예비 임무 설계의 결과가 제한추력을 가정한 임무 설계를 위해 응용될 경우, 가정된 제한추력의 크기에 따라 다양한 범위의 기동량의 차이가 발생 할 수 있어 이에 따른 충분한 고려가 이루어져야 함을 확인하였다. 본 연구에서 제시된 제한추력을 이용한 달탐사 임무궤적 설계/해석 결과는 미래 한국의 달탐사를 대비하는데 있어 다양한 사전 지식을 제공할 것이며 장차 상세한 임무설계를 위한 알고리즘의 기반으로 사용될 수 있다.

• 천문학회보
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• 제44권2호
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• pp.46.1-46.1
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• 2019

우리나라 최초의 우주탐사 사업인 달 탐사선(KPLO) 개발 사업에는 국내에서 개발하는 과학 탑재체 3기, 기술 검증탑재체 1기, 고해상도 카메라 1기, 국제협력의 일환으로 NASA의 과학 탑재체 1기도 함께 개발되고 있다. KPLO와 이들 탑재체의 운영을 수행하게 될 KPLO 심우주 지상시스템은 달 탐사선 운영에 필요한 궤도, 임무계획 등의 정보를 생성하고, KPLO의 기동명령과 상태정보를 송, 수신하는 역할을 주요 임무로 수행한다. 또한 이들 정보를 기반으로 궤도임무를 수행하고 있는 KPLO의 임무운영 상태를 시각화하여 운영자로 하여금 KPLO 운영을 용이하게 하고, 공공에게 이를 제공하는 역할도 함께 수행한다. KPLO 심우주 지상시스템은 AGI사의 STK와 NASA/JPL에서 개발한 Cosmographia를 활용하여 각각 특성에 맞는 KPLO 운영 시각화 정보를 제공할 것이다. 본 발표에서는 Cosmographia의 작동 및 활용 개념을 설명하고, KPLO의 가상 임무를 적용한 SPICE Kernels을 활용하여 고해상도 카메라인 LUTI의 지향, 달 중심 표준좌표를 적용한 KPLO의 궤도 등을 시각화 시연을 한다. 또한 고해상도 달 표면 영상 적용, 심우주 네트워크 안테나의 위치 정보표출 등 Cosmographia에서 기본적으로 제공하던 시각화 정보를 개선한 내용에 대해서도 함께 시연한다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.231.2-231.2
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• 2012

원격탐사를 위한 지구관측용 전자광학 카메라는 높은 해상도, 넓은 관측 폭 및 높은 선명도를 제공하기 위하여 부피가 크고 무거우며, 큰 전력을 소모하여, 위성본체의 대부분을 차지하도록 개발된다. 그러나, 달 탐사를 위해 달 궤도선이나 달 착륙선에 장착되는 전자광학 카메라는, 고해상도의 고성능을 가지도록 개발되기 보다는, 다기능의 집적도 높은 소형카메라로 개발되는 것이 일반적이다. 이에 따라, 달 탐사용 다기능 전자광학 카메라 개발을 위한 기술검증을 위하여 지상모델이 개발되었다. 본 카메라는 CMOS 센서를 사용하여 컴팩트하게 설계하였고, 스테레오 영상생성을 위해 두 개의 카메라가 동시에 운영되며, 줌 기능을 구현하여 다양한 조건에서도 영상획득이 가능하도록 설계 되었다. 또한 달 궤도선과 착륙선에서 1D 관측 및 2D 관측이 선택적으로 가능하도록 설계되었다. 개발된 지상모델은 실험실에서 수행하는 통상적인 기능 및 성능시험을 수행하였고, 스테레오 영상의 생성기능 등의 검증을 위하여 야외에서 카메라를 정속으로 회전하며 push broom 방식의 1D 촬영모드에 대한 시험을 수행한다. 또한, 항공촬영을 통해 1D 및 2D 촬영을 수행하여, 영상데이터의 처리 및 스테레오 영상데이터 생성 등의 검증 단계를 거친다. 본 논문 발표에서는 다기능의 전자광학 카메라를 지상에서 동작시켜 실제영상을 뽑아내고, 생성된 데이터를 처리하여, 설계된 카메라의 여러 가지 기능들에 대해 검증하는 방법들에 대해 정리 및 발표한다. 즉, 달 궤도에 맞게 설계된 카메라의 노출시간 등을 조절하고, push broom 방식을 모사하기 위하여 카메라를 정속으로 회전시켜 영상을 획득하여 다양한 카메라의 기능을 검증하였다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권4호
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• pp.373-384
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• 2023

우리나라 최초의 우주탐사 개발사업으로 시작된 달 탐사 개발사업은 다누리 달 궤도선뿐만 아니라 임무목적을 달성하기 위한 탑재체와 이를 운영하기 위한 심우주지상시스템도 함께 개발되었다. 다누리에 탑재된 국내 기관이 개발한 4기의 과학탑재체가 획득한 달 탐사 과학데이터는 2024년 1월부터 일반 대중에게 공개될 예정이다. 이를 위하여 우리나라 최초의 우주탐사 과학데이터 관리 및 공개시스템인 KPDS(KARI Planetary Data System)가 개발되었다. 본 논문에서는 구축된 KPDS 웹사이트의 구성과 기능에 대하여 기술하였다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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• pp.225.2-225.2
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• 2012

저궤도 관측용 다중 카메라를 통해 고해상도 위성을 제공할 수 있으며, 지도 제작이나 환경, 농업, 해양 지역 모니터링 등의 목적으로 사용될 수 있다. 특히 항공촬영 및 지구 관측을 통해 수치표고모델(DEM) 추출을 함으로써 촬영지역의 고도정보를 포함하는 입체영상을 얻는데 유용하다. 또한, 달 관측을 위한 관측위성에 장착할 경우 달 표면의 지형을 정밀하게 얻어내어 달표면 고도 지형 지도제작 및 향후 달 탐사선을 통한 달 탐사 시 탐사지역 선정에 필요한 정보를 제공할 수 있다. 다중 카메라를 포함한 탑재체 시스템은 크게 광학부와 카메라 전자부로 구성된다. 광학부에서는 입체촬영 및 줌인이 가능한 광학계를 제공하며, 카메라 전자부에서는 광학계를 통해 검출기로 입사되는 빛에너지를 전자신호로 변환하고, 이를 카메라 전자부 영상출력 형식으로 변환하게 된다. 특히, 다중카메라를 각각 제어하기 위한 정밀제어로직, 다양한 촬영 지원 모드, 다중카메라 영상자료 및 영상처리를 위한 추가적인 영상정보를 제공한다. 본 논문에서는 저궤도 관측용 다중 카메라를 이용한 다양한 활용에 따른 각 모드별 성능분석방법을 제안한다. 이를 위해 각 촬영조건에 따라 필요한 파라미터를 분석하고 실제 활용시 예상되는 성능을 분석해 본다. 또한 다중카메라를 통해 얻어진 영상을 처리하는데 필요한 처리 과정 및 처리된 영상을 활용하는 방법을 제시한다. 특히 다중 카메라 촬영을 통해 얻어진 영상데이터의 특성을 알아보고, 이를 보정 및 처리하기 위해 필요한 추가 적인 정보, 영상파라미터, 처리 단계 및 최종결과물을 검증하는 방법을 제시한다.